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對于二硝基芳烴的加氫反應，如何實現高選擇性和高活性的多步驟氫化具有非常大的挑戰和困難。這是因為分子含有兩個硝基官能團。通常貴金屬催化劑對于二硝基芳烴的催化加氫還原反應面臨著催化活性低的問題。

有鑒于此，北京大學馬丁教授、中國科學院金屬研究所劉洪陽研究員、刁江勇研究員等報道在納米金剛石@石墨烯載體修飾含有四個Pt原子的完全暴露Pt團簇催化劑，Pt_n/ND@G。這種Pt_n/ND@G能夠對2,4-二硝基甲苯實現多步驟加氫催化還原。

本文要點

(1)

Pt_n/ND@G的催化反應TOF達到40647 h^-1，這比單原子Pt催化劑、Pt納米粒子催化劑、以及其他重要催化劑的性能明顯更高。

(2)

DFT理論計算結果以及吸附表征結果說明Pt_n/ND@G上的多個催化活性位點之間具有相互作用，有助于反應物和H₂分子之間的吸附/活化，有助于中間體/產物的脫附。這是Pt_n/ND@G產生優于單原子Pt催化劑以及Pt納米粒子催化劑的主要原因。

參考文獻

Si, Y., Jiao, Y., Wang, M. et al. Fully exposed Pt clusters for efficient catalysis of multi-step hydrogenation reactions. Nat Commun 15, 4887 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-49083-6

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49083-6